國(guó)外無(wú)人潛航器能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)研究

曹紅梅，胡光蘭，李曉東

（1. 中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003；2. 清江創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430076）

0 引言

自主潛航器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）、遙控潛航器（Remotely Operated Vehicle，ROV）等統(tǒng)稱為無(wú)人潛航器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）。UUV技術(shù)的研究始于 20世紀(jì) 50年代，早期主要用于海上石油與天然氣的開發(fā)等[1]。20世紀(jì)80年代后期，隨著自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)、水下通信技術(shù)、精確導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，UUV的軍事作用也受到廣泛關(guān)注。無(wú)人潛航器（UUV）因其較強(qiáng)的靈活性、隱蔽性、高適應(yīng)性等特點(diǎn)，在軍事、科技、經(jīng)濟(jì)等方面有廣闊的應(yīng)用前景，成為各國(guó)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。UUV動(dòng)力系統(tǒng)決定了潛航器的續(xù)航力和載荷能力，是無(wú)人潛航器最重要的分系統(tǒng)之一。

1 國(guó)外UUV能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 蓄電池

蓄電池主要有鉛酸電池、銀鋅電池和鋰離子電池。早期的潛航器采用鉛酸蓄電池、銀鋅蓄電池等[2]。21世紀(jì)以來(lái)，隨著鋰離子電池的發(fā)展日益成熟，其在潛航器中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。

1.1.1 鉛酸電池

早期的 UUV大多數(shù)使用鉛酸電池作為動(dòng)力源。鉛酸電池于1859年發(fā)明，其技術(shù)成熟、性能可靠、成本低、安全性好，比能量約為30 Wh/kg，在早期的潛航器中得到了廣泛使用。美國(guó)1996年研制的“曼塔”（MANTA）大排量無(wú)人潛航器重14 t，使用鉛酸蓄電池，最高航速10 kn，巡航速度5 kn，耐力為4 h。它采用扁平形式，既可與艦艇聯(lián)合執(zhí)行任務(wù)，也可脫離母艇單獨(dú)執(zhí)行任務(wù)。

圖1 “曼塔”無(wú)人潛航器Fig. 1 MANTA UUV

由于鉛酸電池有能量密度低、充電困難、質(zhì)量大等缺點(diǎn)，很多UUV都不再使用鉛酸電池作為動(dòng)力源，目前主要用于UUV訓(xùn)練。

1.1.2 銀鋅電池

最早用于潛航器的電池為鋅銀電池，銀鋅電池在20世紀(jì)90年代成為UUV的主要?jiǎng)恿﹄姵?，這種電池的比能量較高，約為 80～110 Wh/kg，是當(dāng)時(shí)鉛酸電池的2～3倍，能持續(xù)大電流放電[3]。美國(guó)的先進(jìn)無(wú)人搜索系統(tǒng)（AUSS）、“奧德賽”（ODYSSEY）UUV、韓國(guó)的OKPL–6000 UUV均采用銀鋅電池為動(dòng)力電源。

表1 銀鋅電池的應(yīng)用實(shí)例Table 1 Application examples of sliver zinc battery

由于鋅銀電池充電慢，經(jīng)不住多次充放電，在低溫環(huán)境中放電性能受影響大，含銀導(dǎo)致成本較高、維護(hù)費(fèi)用高等，目前少量的中小型AUV用這種電池。

1.1.3 鋰離子電池

鋰離子電池是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的電池之一，其具有比能量高、電動(dòng)勢(shì)高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。自1990年日本將鋰離子電池商品化以來(lái)，其優(yōu)越性獲得了世界各國(guó)的關(guān)注[4]。21世紀(jì)初，鋰離子電池開始應(yīng)用于UUV上，鋰離子的比能量約為210 Wh/kg。鋰離子電池的應(yīng)用實(shí)例如表2所示。

表2 鋰離子電池的應(yīng)用實(shí)例Table 2 Application examples of lithium-ion battery

1.2 燃料電池

燃料電池是一種把燃料所產(chǎn)生的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。燃燒所用燃料包括純氫氣、甲醇、乙醇、天然氣等，由于燃料價(jià)格便宜，無(wú)化學(xué)危害，發(fā)電后產(chǎn)生純水和熱，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，能量轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn)，受到了各國(guó)的廣泛關(guān)注。常用的燃料電池有鋁/過氧化氫半燃料電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池[5]。燃料電池的比能量為260～400 Wh/kg，目前，燃料電池的技術(shù)還不夠成熟，處于應(yīng)用初期，因此，燃料電池僅應(yīng)用在有限的大型UUV上。

1.3 混合動(dòng)力技術(shù)

1.3.1 電–電混合動(dòng)力

雖然燃料電池有很多優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)潛航器所需功率波動(dòng)時(shí)，燃料電池需要經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)整才能適應(yīng)負(fù)載的變化，因此，需要一個(gè)輔助的能量裝置與燃料電池互補(bǔ)，共同供電。電–電混合動(dòng)力系統(tǒng)通常由燃料電池系統(tǒng)和電池組組成。混合目的是使用燃料電池滿足AUV的基本功率需求，當(dāng)UUV的功率需求較高時(shí)，燃料電池的動(dòng)力不足，由電池組補(bǔ)充動(dòng)力，當(dāng)UUV功率需求較低時(shí)，燃料電池給電池組充電[6]。以下是幾個(gè)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)UUV的例子。

表3 燃料電池電池的應(yīng)用實(shí)例Table 3 Application examples of fuel cell

表4 混合動(dòng)力電池的例子[6]Table 4 Application examples of hybrid battery

1.3.2 柴電混合動(dòng)力

柴油機(jī)能夠以相當(dāng)高的熱效率將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，柴油機(jī)和電動(dòng)力可構(gòu)成柴電混合動(dòng)力，是有很大發(fā)展前景的動(dòng)力能源。它具有技術(shù)成熟度高、使用成本便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于大排量無(wú)人潛航器。潛航時(shí)使用蓄電池，電量耗盡后浮出水面使用柴油發(fā)電機(jī)組充電，其原理與柴電潛艇類似。2017年美國(guó)研制的“回聲旅行者”（ECHO VOYAGER）采用了柴電混合的動(dòng)力系統(tǒng)，在日常作業(yè)中靠電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但當(dāng)電力不足時(shí)，則可使用燃油進(jìn)行發(fā)電。它可以攜帶大約3 800 L的燃油，可以使其橫跨太平洋且中途不需要進(jìn)行補(bǔ)給。“回聲旅行者”（ECHO VOYAGER）重約50 t，長(zhǎng)度約15.5 m，與同類潛艇相比有省油的優(yōu)點(diǎn)，配有的油電混合系統(tǒng)讓它可以在海上航行6個(gè)月。

圖2 “回聲旅行者”Fig. 2 ECHO VOYAGER UUV

1.4 國(guó)外典型UUV能源技術(shù)對(duì)比分析

UUV動(dòng)力能源有鉛酸電池、銀鋅電池、鋰離子電池以及燃料電池等（見表 5）。鉛酸電池和銀鋅電池比能量較低，現(xiàn)已被鋰離子電池取代。鋰離子電池的比能量是鉛酸電池的幾倍，是中小型潛航器的主要?jiǎng)恿υ?。美?guó)的金槍魚系列均采用鋰離子電池，比能量最高達(dá)210 Wh/kg。燃料電池的比能量比鋰離子電池高，高達(dá)400 Wh/kg，使用該電池可將潛航器續(xù)航時(shí)長(zhǎng)提升數(shù)倍，多用于遠(yuǎn)航程UUV上。對(duì)于大型潛航器，各國(guó)開始采用與常規(guī)潛艇類似的柴電動(dòng)力系統(tǒng)。

表5 UUV各類電池對(duì)比Table 5 Comparison of various types of UUV batteries

隨著UUV技術(shù)的不斷發(fā)展，各國(guó)對(duì)UUV動(dòng)力能源的要求也越來(lái)越高，更偏好能量密度高、價(jià)格便宜、安全性能好的動(dòng)力源。

2 國(guó)外UUV能源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

UUV續(xù)航能力的大小、傳感器攜帶的多少都取決于其能源技術(shù)的性能。隨著UUV執(zhí)行的任務(wù)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)更大續(xù)航能力的UUV的需求日益提升，傳統(tǒng)的UUV能源電池性能有限，嚴(yán)重限制了它們的潛水周期和應(yīng)用范圍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新型UUV持久續(xù)航能力和多重任務(wù)執(zhí)行的需求，迫切需要開發(fā)大容量、長(zhǎng)時(shí)間工作的能源。目前，各國(guó)已開始研制各種比能量和能量密度更高的新型能源動(dòng)力技術(shù)。新型蓄電池未來(lái)仍將大量應(yīng)用在便攜式、輕型及重型UUV上，研究的重點(diǎn)在改進(jìn)正負(fù)極材料比容量，以提高電池的能量密度。燃料電池大多處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)階段，各國(guó)開始試驗(yàn)重整制氫技術(shù)，尋找新型燃料，用以研制高功率密度的燃料電池?；旌蟿?dòng)力技術(shù)將采用較高能量密度和功率密度的燃料電車和電池組系統(tǒng)。利用可再生能源、水下充電技術(shù)、浮力推進(jìn)、核動(dòng)力等動(dòng)力能源也將得到更多的研究和應(yīng)用。

2.1 新型蓄電池技術(shù)

目前新型UUV普遍應(yīng)用鋰離子電池為水下動(dòng)力。常用的鋰離子電池易形成枝晶，引起短路著火，存在一定安全隱患，耐壓、耐溫、耐穿刺特性較差，容易短路和過熱引發(fā)起火、爆炸等事故。因此，各國(guó)正在研發(fā)鋰離子電池的替代品，包括鋰硫電池、鋰空氣電池等，未來(lái)將可能取代鋰離子電池。

2.1.1 鋰硫電池

鋰硫電池負(fù)極由純鋰金屬組成，正極是硫碳混合物，理論能量密度能達(dá)到2 600 Wh/kg，幾乎是鋰離子電池的5倍，其價(jià)格低廉、污染小。但是鋰硫電池存在容易自放電、循環(huán)特性差等問題。2016年，美國(guó)德克薩斯大學(xué)使用三元S/PPy–MnO2復(fù)合正極材料，MnO2可捕獲溶解的多硫化物，抑制穿梭效應(yīng)，管狀的聚吡咯柔韌性和導(dǎo)電性好，兩者協(xié)同作用可有效解決鋰硫電池自放電的問題[7]。2021年，英國(guó)OXIS公司研制了閃點(diǎn)高于100 ℃的鋰硫電解質(zhì)，在電池正極形成硫化鋰（Li2S）保護(hù)層，其熔點(diǎn)高達(dá)938 ℃，可以起到絕緣作用，防止熱量散失，第1代鋰硫電池能量密度可達(dá)450 Wh/kg，更高能量密度的鋰硫電池還在研制中[8]。

2.1.2 鋰–空氣電池

鋰–空氣電池負(fù)極是金屬鋰，正極是空氣（氧氣），利用金屬鋰的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電池的充放電。負(fù)極電解液一般使用含鋰鹽的有機(jī)電解液，正極電解液一般為堿性水溶性凝膠。鋰–空氣電池負(fù)極使用鋰離子與氧氣直接反應(yīng)，理論儲(chǔ)能密度遠(yuǎn)高于鋰離子電池。目前存在的問題在于電壓損失高、氧的吸收和釋放易引起電池體積變化。為了解決這些問題，各國(guó)開始研究新型鋰–空氣電池技術(shù)。美國(guó)麻省理工學(xué)院將Li2O納米顆粒填充到海綿狀的CO3O4結(jié)構(gòu)中，研制出新型超輕負(fù)極，充放電時(shí)，負(fù)極材料在 Li2O/Li2O2/LiO2三相間轉(zhuǎn)換，無(wú)氧氣的吸收與釋放，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[9]。該設(shè)計(jì)為封閉結(jié)構(gòu)，有望用于UUV。

2.2 高功率密度燃料電池

目前，燃料電池的技術(shù)還不夠成熟，氫氣的儲(chǔ)存或制備是限制燃料電池大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。因此，燃料電池僅應(yīng)用在有限的大型UUV上，如挪威HUGIN 3000，采用45 kWh鋁/過氧化氫半燃料電池，潛深3 000 m，續(xù)航力為60 h。為了進(jìn)一步提高UUV的續(xù)航力，各國(guó)研究機(jī)構(gòu)開始大力發(fā)展大容量、高功率密度的燃料電池技術(shù)。燃料電池（Fuel Cell Energy）能源公司、UTC公司、通用原子（General Atomics）公司和英飛尼迪（Infinity）公司，通用汽車公司等多個(gè)機(jī)構(gòu)參加了該技術(shù)研究。這些機(jī)構(gòu)采用技術(shù)路線不同，燃料電池類型包括質(zhì)子交換膜（PEM）、固態(tài)氧化物以及金屬燃料等，此外，還開始試驗(yàn)重整制氫技術(shù)，為UUV試驗(yàn)了甲醇、JP–10燃油、鋁水反應(yīng)等制氫方式[10]。這類燃料電池比功率高，能量密度大，可以支持潛航器長(zhǎng)達(dá)30 d的航程。

2015年，美國(guó)開始研制大排量創(chuàng)新型LDUUV–INP潛航器，該UUV直徑約1.5 m，長(zhǎng)13.5 m，重量約10 t，最高航速10 kn，采用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。2019年，美海軍進(jìn)行了LDUUV–INP的最終測(cè)試。美國(guó)為L(zhǎng)DUUV–INP研制了2種燃料電池：固體氧化物燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池。燃料電池能源公司為其開發(fā)固體氧化物燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)以JP–10燃油和液氧為燃料，可產(chǎn)生1 800 kWh的電能，滿足LDUUV航行70 d的需求。通用原子公司和英飛尼迪公司聯(lián)合研制質(zhì)子交換膜燃料電池：英飛尼迪公司負(fù)責(zé)研制氫氧燃料電池；通用原子公司負(fù)責(zé)研制鋁水反應(yīng)制氫裝置，已完成40 h不間斷測(cè)試。

圖3 美國(guó)LDUUV–INPFig.3 LDUUV–INP

開放水域動(dòng)力公司研發(fā)了一種鋁–海水燃料電池，通過鋁合金與水的置換反應(yīng)，直接產(chǎn)生電能，無(wú)需攜帶儲(chǔ)氧罐，能量密度高達(dá)2～3 kWh/L，是鋰離子電池的10倍[11-12]。

挪威研制了一種流體阻力較低的 UUV，主要用于海洋研究。該UUV采用鎂–海水燃料電池。如果采用比能高的低壓鎂–海水電池，該UUV的潛在航程可達(dá)1 100～1 200 n mile。

2.3 混合動(dòng)力技術(shù)

2.3.1 電–電混合動(dòng)力

電–電混合動(dòng)力能源技術(shù)的發(fā)展很大程度上取決于燃料電池和蓄電池的技術(shù)發(fā)展。隨著燃料電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，高功率密度的燃料電池的研制成功勢(shì)必會(huì)帶來(lái)電–電混合動(dòng)力的進(jìn)步；另一方面，隨著新型蓄電池技術(shù)的發(fā)展，電池能量密度高。這種電–電混合動(dòng)力能源既有高功率密度，又有高能量密度，是無(wú)人潛航器動(dòng)力電源的重要發(fā)展方向。

2.3.2 柴電混合動(dòng)力

近年來(lái)，UUV的發(fā)展呈現(xiàn)出大型化的發(fā)展趨勢(shì)，大排量UUV成為技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。為了支撐新型UUV的長(zhǎng)期作業(yè)能力，多采用較高能量密度和功率密度的柴電混合動(dòng)力系統(tǒng)?！盎ⅥL”（ORCA）是美國(guó) 2017年開始研制的一款超大型無(wú)人潛航器。其尾部布置有柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組、蓄電池艙等動(dòng)力與能源系統(tǒng)。憑借先進(jìn)的柴電動(dòng)力系統(tǒng)，它可自主航行6 500 n mile，可裝載輕型甚至重型魚雷，具備應(yīng)對(duì)“反水雷、反潛、反水面艦艇等作戰(zhàn)任務(wù)”的突出能力。2022年4月28日，美國(guó)海軍在對(duì)“虎鯨”進(jìn)行了首次水下測(cè)試。圖4為美國(guó)“虎鯨”超大型無(wú)人潛航器概念圖。

圖4 “虎鯨”概念圖Fig. 4 Concept of Orca UUV

2.4 可再生能源

2.4.1 微生物燃料電池

微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一種利用微生物將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。它利用海底沉積物中富含厭氧微生物的呼吸作用直接產(chǎn)生電能，陽(yáng)極一般放置在養(yǎng)分充足但氧氣不足環(huán)境中，陰極放在富含溶解氧的海水中。

2017年，美國(guó)海上作戰(zhàn)系統(tǒng)中心太平洋分部（SSC Pacific）研發(fā)了一種海底的微生物燃料電池，該電池裝備了攪拌器，攪拌器把海底沉積物攪動(dòng)起來(lái)，形成稀釋的（大約1%）沉積物–海水溶液，該稀釋的溶液緩慢地通過陽(yáng)極室進(jìn)行循環(huán)，平均功率密度可達(dá)到170 mW/m2。該電池可在一段時(shí)間內(nèi)不接觸海底沉積物，每月接觸幾分鐘就可以維持其運(yùn)行，并可在陽(yáng)極不暴露在氧氣中的狀態(tài)下重新放置在海底沉積物區(qū)。因此，這種微生物燃料電池有望為 UUV、水下滑翔機(jī)和彈出式海底設(shè)備提供自主電源。

美國(guó)海上作戰(zhàn)系統(tǒng)中心太平洋分部還提出了一種利用 MFC供電可變形 UUV。陽(yáng)極布置在 UUV底部，可直接接觸微生物環(huán)境；陰極布置在 UUV上部，暴露在海水中。該 UUV底部接觸模式時(shí)，UUV為扁平狀，底部陽(yáng)極可全面接觸海底沉積物發(fā)電，陰極呈彎曲狀態(tài)。當(dāng)UUV運(yùn)動(dòng)時(shí)，UUV為流線型，MFC電極使用柔性材料，可跟隨UUV變形。

2.4.2 溫差能技術(shù)

海水溫差能技術(shù)是利用表層和深層海水間的溫差進(jìn)行發(fā)電，用于浮標(biāo)或滑翔式 UUV，其續(xù)航力可達(dá)數(shù)年。2009年美國(guó)研發(fā)出 SOLO–TREC潛航器，是世界首個(gè)溫差能驅(qū)動(dòng)的 UUV[13]。溫差能技術(shù)的發(fā)展方向是建造海洋溫差能供電的充電站。2014年，美海軍計(jì)劃建造水下充電站。最終目標(biāo)是在深海部署大型電源。據(jù)推測(cè)，這種無(wú)須維護(hù)、壽命極長(zhǎng)的電源，可以與UUV水下充電站相結(jié)合，形成海上無(wú)人充電網(wǎng)絡(luò)。

2.5 水下充電技術(shù)

使用蓄電池的UUV需要上浮或打撈進(jìn)行充電或更換電池組，在上浮充電時(shí)極易遭受攻擊，大幅限制了UUV在水下的航行時(shí)間和任務(wù)執(zhí)行能力，成為制約UUV的瓶頸問題之一，因此，美國(guó)海軍正在為UUV開發(fā)水下充電站，讓UUV無(wú)需上浮或打撈就可充電。目前設(shè)想的水下充電技術(shù)有2種形式：1）接入潛艇水下遠(yuǎn)程導(dǎo)彈系統(tǒng)（ULRM）或干式遮蔽艙，利用潛艇為UUV充電；2）在海底布放，利用水下電纜為UUV充電[14]。

美國(guó)巴特爾（Battelle）公司2014年已研發(fā)出“水下母港”（Oceanhub）樣機(jī)，利用“金槍魚”–12 UUV完成了海試。利用該樣機(jī)，UUV可自主導(dǎo)航并停泊，使用感應(yīng)線圈實(shí)現(xiàn)電力傳輸，無(wú)需金屬間的直接接觸?！八履父邸背潆姽β蕿?.7 kW，效率可達(dá) 90%，UUV充電時(shí)間為4～6 h[15]。美國(guó)2015年啟動(dòng)的創(chuàng)新性海軍項(xiàng)目，設(shè)想在3 000 m海底布設(shè)一定數(shù)量能源補(bǔ)給點(diǎn)，這些補(bǔ)給點(diǎn)可延綿數(shù)百千米，壽命超過20年。UUV在這條線執(zhí)行任務(wù)時(shí)，這些能源補(bǔ)給點(diǎn)如同加油站一樣，潛航器可在補(bǔ)給點(diǎn)補(bǔ)充能源并中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，保障了水下長(zhǎng)航時(shí)、遠(yuǎn)航程作業(yè)。

圖5 “金槍魚”–12 UUV完成“水下母港”海試Fig. 5 The sea trial of OceanHub for Bluefin 12 UUV

2.6 浮力推進(jìn)

潛航器還有一種特殊的動(dòng)力推進(jìn)方式，即浮力推進(jìn)。水下滑翔機(jī)是利用浮力推進(jìn)的帶翼UUV。它利用魚鰾的工作原理，依靠調(diào)節(jié)自身重力與浮力實(shí)現(xiàn)上浮與下潛，借助水動(dòng)力實(shí)現(xiàn)水中滑翔，可以對(duì)復(fù)雜海洋環(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)虛、大范圍的觀測(cè)與探測(cè)[16]。浮力推進(jìn)因其能源消耗極小，具有效率高、續(xù)航力大的特點(diǎn)，深受美國(guó)海軍及美國(guó)海洋科研機(jī)構(gòu)的青睞。美國(guó)特利丹（Teledyne）公司研制的SLOCUM水下滑翔機(jī)利用凈浮力和姿態(tài)角調(diào)整獲得推進(jìn)力[17]。

2021年，美國(guó) DAPPA開始研制“蝠鲼”（MANTA RAY），它是高效率、長(zhǎng)航時(shí)的UUV，將應(yīng)用新型能源管理技術(shù)和海底能量收集技術(shù)以及低功率、高效率的水下推進(jìn)系統(tǒng)。從DARPA披露的資料來(lái)看，“蝠鲼”很可能融合了浮力推進(jìn)技術(shù)。

2.7 核動(dòng)力

核動(dòng)力是利用可控核反應(yīng)來(lái)獲取能量，從而得到動(dòng)力、熱量和電能。將核能轉(zhuǎn)化為電能的裝置包括反應(yīng)堆和汽輪發(fā)電機(jī)組。核能在反應(yīng)堆中被轉(zhuǎn)化為熱能，熱能將水變?yōu)檎羝苿?dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。俄羅斯最新研制的“波塞冬”的動(dòng)力系統(tǒng)使用了小型核動(dòng)力，使其可以不受自身燃料攜帶量的限制，有了幾乎無(wú)限巡航能力?！安ㄈ遍L(zhǎng)度約為20 m，直徑為1.5 m，其最大潛深可達(dá)1 000 m，可以200 km/h的速度前行。由于俄羅斯官方透露的信息并不多，所以對(duì)于“波塞冬”的具體情況，外界依然知之甚少。

圖6 俄羅斯“波塞冬”Fig. 6 Russian POSEIDON UUV

3 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)UUV的商業(yè)和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越復(fù)雜多樣，對(duì)UUV續(xù)航能力的要求也會(huì)越來(lái)越高，這對(duì)UUV新的能源技術(shù)提出了長(zhǎng)達(dá)數(shù)月、甚至數(shù)年的超長(zhǎng)續(xù)航力的迫切需求。目前應(yīng)用較多的動(dòng)力能源是鋰系列電池，可滿足UUV近期的發(fā)展需求，然而發(fā)展更大容量、更高能量密度以及環(huán)保清潔的能源已成為未來(lái)UUV動(dòng)力能源的發(fā)展方向。新型鋰電池、高功率密度燃料電池由于其理論比能量較高，后期提升空間較大，可以滿足 UUV中長(zhǎng)期應(yīng)用的需求，此類能源技術(shù)后期發(fā)展?jié)摿薮?，是UUV未來(lái)發(fā)展的優(yōu)選動(dòng)力能源。可再生能源、核動(dòng)力等動(dòng)力能源雖然其發(fā)展不成熟，但是與鋰離子電池組的混合動(dòng)力系統(tǒng)在不斷進(jìn)步中，未來(lái)應(yīng)用極具潛力。除了文中介紹的最新能源技術(shù)外，UUV的動(dòng)力源還有太陽(yáng)能、潮汐能、風(fēng)能等能源。相信在目前先進(jìn)的電池技術(shù)基礎(chǔ)上，未來(lái)無(wú)人潛航器的能源系統(tǒng)將會(huì)更加持久和安全。